Усилитель с переменным коэффициентом усиления ( VGA ) или управляемый напряжением ( VCA ) — это электронный усилитель , который меняет коэффициент усиления в зависимости от управляющего напряжения (часто сокращенно CV).
VCA имеют множество применений, включая сжатие уровня звука , синтезаторы и амплитудную модуляцию .
Грубым примером является типичная конфигурация инвертирующего операционного усилителя со светозависимым резистором (LDR) в контуре обратной связи. Коэффициент усиления усилителя тогда зависит от света, падающего на LDR, который может быть обеспечен светодиодом ( оптроном ) . Затем коэффициент усиления усилителя можно контролировать с помощью тока через светодиод. Это похоже на схемы, используемые в оптических аудиокомпрессорах .
Усилитель, управляемый напряжением, можно реализовать, сначала создав резистор, управляемый напряжением (VCR), который используется для установки коэффициента усиления усилителя. Видеомагнитофон — один из многочисленных интересных элементов схемы, которые можно создать с помощью JFET (переходного полевого транзистора) с простым смещением. Видеомагнитофоны, изготовленные таким способом, можно получить в виде дискретных устройств, например VCR2N.
В другом типе схем используются операционные усилители крутизны .
В аудиоприложениях логарифмическая регулировка усиления используется для имитации того, как ухо слышит громкость . СВУ dbx 202 Дэвида Э. Блэкмера , основанный на ячейке усиления Блэкмера , был одной из первых успешных реализаций логарифмического СВУ. [1]
Аналоговые умножители — это тип VCA, который имеет точные линейные характеристики. Два входа идентичны и часто работают во всех четырех квадрантах напряжения, в отличие от большинства других VCA.
Некоторые микшерные консоли оснащены VCA на каждом канале для автоматизации консоли . Фейдер , который традиционно напрямую управляет аудиосигналом, становится управляющим напряжением постоянного тока для VCA. Максимальное напряжение, доступное для фейдера, может контролироваться одним или несколькими мастер-фейдерами, называемыми группами VCA . Затем главный фейдер VCA управляет общим уровнем всех назначенных ему каналов. [2] Обычно группы VCA используются для управления различными частями микса; вокал , гитара , барабаны или перкуссия . Мастер-фейдер VCA позволяет поднимать или понижать часть микса, не влияя на смесь инструментов в этой части микса.
Преимущество подгруппы VCA заключается в том, что, поскольку она напрямую влияет на уровень усиления каждого канала, изменения уровня подгруппы VCA влияют не только на уровень канала, но и на все уровни, отправляемые в любые пост-фейдерные миксы. В традиционных аудиоподгруппах главный фейдер подгруппы влияет только на уровень основного микса и не влияет на уровень постфейдерных миксов. Рассмотрим случай, когда инструмент подает подгруппу и микс после фейдера. Если вы полностью опустите главный фейдер подгруппы, вы больше не будете слышать сам инструмент, но все равно будете слышать его как часть пост-фейдерного микса, возможно, в виде эффекта реверберации или хоруса . [3]
Известно, что микшеры VCA служат дольше, чем микшеры без VCA. Поскольку VCA контролирует уровень звука вместо физического фейдера, разрушение механизма фейдера с течением времени не приводит к ухудшению качества звука.
VCA были изобретены Дэвидом Блэкмером , основателем dbx , который использовал их для создания компрессоров динамического диапазона . Первой консолью , использующей VCA , была компьютерная автоматизированная система записи Allison Research, разработанная Полом К. Баффом в 1973 году . Первым микшером VCA для живого звука стал PM3000, представленный Yamaha в 1985 году.
Усилитель с цифровым управлением (DCA) — это усилитель с переменным коэффициентом усиления и цифровым управлением.
В усилителе с цифровым управлением используется ступенчатый подход, обеспечивающий градуированные приращения выбора коэффициента усиления. Это можно сделать несколькими способами, но определенные элементы остаются в любом дизайне.
В своей самой простой форме тумблер, прикрепленный к резистору обратной связи, может обеспечить две дискретные настройки усиления. Хотя это не функция, управляемая компьютером, она описывает основную функцию. Благодаря восьми переключателям и восьми резисторам в контуре обратной связи каждый переключатель может включать определенный резистор для управления обратной связью усилителя. Если бы каждый переключатель был преобразован в реле, микроконтроллер можно было бы использовать для активации реле для достижения желаемого усиления.
Реле можно заменить полевым транзистором соответствующего типа, чтобы уменьшить механическую природу конструкции. Другие устройства, такие как интегральная схема двунаправленного аналогового КМОП-мультиплексора CD4053 и цифровые потенциометры (комбинированная цепочка резисторов и мультиплексоры), могут хорошо выполнять функцию переключения.
Чтобы свести к минимуму количество переключателей и резисторов, можно использовать комбинации значений сопротивления путем активации нескольких переключателей.